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October 30, 2007

Évaluation et interprétation de la saturation artérielle en oxygène chez les enfants atteints de mucoviscidose



Donald Urquhart, Diplômé en médecine et en chirurgie,
Unité Portex d’Anesthésie, Soins Intensifs et Médecine Respiratoire
Institut de Santé Pédiatrique
Hôpital pour enfants de Great Ormond Street
Londres, Royaume-Uni

Indra Narang, Diplômée en Médecine
Département de Médecine Respiratoire
Hôpital des Enfants Malades
Toronto, Canada


Adam Jaffé, Docteur en Médecine
Professeur Associé
Département de Médecine
Hôpital pédiatrique de Sydney et École de santé des femmes et des enfants
Université de New South Wales
Sydney, Australie



CONTEXTE
Dans les cas de mucoviscidose, les anomalies de transport du sel à la surface des voies respiratoires conduisent à des réductions du volume du liquide de surface des voies respiratoires, un mucus épais qui piège les bactéries et les infections respiratoires récurrentes. Le cycle d’infection-inflammation qui en découle endommage les poumons et la détérioration ultérieure de la fonction pulmonaire qui en dernier lieu à pour conséquence une mort prématurée. Ce processus peut être exacerbé par des périodes de faible apport en oxygène (hypoxie). L’hypoxie peut se produire lorsque les poumons sont en situation de stress dans le cadre de la mucoviscidose ; à savoir pendant le sommeil, l’exercice, les voyages en avion et lors d’exacerbations poitrinaires de la mucoviscidose. Cet étude tente de résumer l'impact de faibles apports en oxygène dans les cas de mucoviscidose, dans le contexte actuel d'un manque de directives convenues au sujet de la définition de l'hypoxie dans les cas de mucoviscidose ou lors de la mise en place d’une thérapie à l’oxygène.
 
CONSÉQUENCES POTENTIELLES DES FAIBLES TAUX D’OXYGÈNE DANS LES CAS DE MUCOVISCIDOSE

Une teneur en oxygène faible dans le sang (saturations) se produisant la nuit pendant le sommeil ou, dans une moindre mesure, des périodes répétées d’hypoxie se produisant lors de l’exercice peuvent être néfastes à l’enfant souffrant de mucoviscidose en mettant le coeur et la circulation sous pression, en affectant la qualité de vie et en ayant des conséquences théoriques sur l’inflammation des poumons.

Les faibles taux d’oxygène sont associés à une plus forte pression sanguine pulmonaire. Des associations significatives sont signalées entre les pressions artérielles pulmonaires et les taux moyens d’oxygène dans le flux sanguin (SaO2) pendant le sommeil et l’exercice chez les adultes atteints de mucoviscidose 1.

La qualité de vie dans les cas de mucoviscidose peut être influencée par des taux d’oxygène dans le sang faibles (SaO2) La seule étude de la thérapie à l’oxygène réalisée en dans le contexte de la mucoviscidose 2 a indiqué que, sur une période de 12 mois, la présence à l’école et au travail s'est maintenue dans 83 % du groupe traité par oxygène, contre 20 % ce ceux traités au hasard par air. Statistiquement, il y a eu un écart important entre les groupes (p < 0,01). De plus, la qualité du sommeil et sa durée ont un lien avec le SaO2 pendant le sommeil3.
Il existe aussi des preuves en laboratoire qui suggèrent que des taux faibles en oxygène peuvent contribuer au déclin de la fonction pulmonaire en passant à une inflammation ainsi qu’en encourageant le développement de la Pseudomonas aeruginosa (PA), la principale bactérie associée à la mucoviscidose pulmonaire. On pense que l’hypoxie peut activer plusieurs protéines sanguines importantes appelées cytokines qui agissent comme des promoteurs de l’inflammation. Les cytokines font partie de la réaction de l’organisme à une infection; elles envoient des signaux pour recruter des cellules vers le site d’infection. L’une de ces cytokines, appelée interleukine-8, attire un type de globule blanc, le neutrophile, qui est important dans les voies respiratoires attente de mucoviscidose dans lesquelles une inflammation des neutrophiles en cours est repérée. Le neutrophile produit des enzymes, y compris de l’élastase, qui détruisent les tissus pulmonaires.

La PA active aussi les mêmes cytokines. De faibles taux d’oxygène peut avoir un rôle dans ce processus dans des conditions hypoxiques, les films biologiques de PA s’avèrent quasiment impénétrables, conduisant à une augmentation et une prolongation de la réaction immunitaire.

Si de faibles taux d’oxygène peuvent être mauvais, comment les détecter ?


 
ÉVALUATION DE L’HYPOXIE CHEZ LES ENFANTS ATTEINTS DE MUCOVISCIDOSE
Le saturomètre est le principal outil d’évaluation chez les enfants, chez lesquels les concentrations en oxygène sont mesurées sur la peau recouvrant les doigts. Les méthodes traditionnelles d’évaluation de l’hypoxie chez les enfants atteints de mucoviscidose consistent à mesurer le SaO2 au repos en période de réveil en clinique, et à faire un test d’effort annuel au cours duquel le SaO2 est mesuré.
 
Hypoxie liée à l’exercice
Les protocoles de test à l’effort dépendent des équipements et des niveaux de connaissances disponibles dans chaque centre de mucoviscidose. Le test d’effort cardio-pulmonaire gold standard comporte une analyse des gaz inhalés et rejetés lors de chaque respiration jusqu’au point de fatigue maximum. Le volume d’oxygène inhalé pendant l’exercice et le volume de dioxyde de carbone expiré sont surveillés lorsque la charge d’exercice augmente permettant qu’une prise d’oxygène maximale (VO2max) soit mesurée. Les taux d’oxygène dans le sang (SaO2) sont contrôlés tout au long du test. Il est cependant plus courant que le test de marche de six minutes (distance parcourue en six minutes) ou le test du stepper de trois minutes (monter et descendre une marche unique pendant trois minutes) soit effectué. Au cours de ces tests, le rythme cardiaque et le SaO2 sont enregistrés ainsi que les résultats de l’essoufflement du patient. Le problème est que ces derniers tests sont submaximaux, sauf chez les personnes souffrant de mucoviscidose pulmonaire grave. En tant que telles, on peut passer à côté de désaturations potentiellement cliniquement importantes
 
L’hypoxie nocturne
Au cours du sommeil, le schéma respiratoire ainsi que la distribution de sang et d’air dans les poumons varient, ce qui peut être associé à une réduction du SaO2 dans certaines circonstances. Les études du sommeil peuvent être réalisées à l’hôpital ou à la maison grâce à un oxymètre portable qui mesure le pouls et le SaO2. Notre propre expérience concerne cette dernière méthode dans laquelle des oxymètres de poignets sont envoyés par la poste avec des instructions d’utilisation. Les patients enregistrent les données relatives à leur sommeil sur plusieurs nuits consécutives puis ils renvoient l’oxymètre au laboratoire d’étude du sommeil où les données sont téléchargées. Les restrictions de l’oxymètre à domicile sont son incapacité à faire la distinction entre une apnée obstructive du sommeil et une hypoventilation dans le contexte d’une mucoviscidose pulmonaire et il est nécessaire de compenser ces restrictions par une facilité d'utilisation et un coût supplémentaire d’études sur des patients hospitalisés. L’oxymétrie sur une nuit semble être un bon test de dépistage de l’hypoxie du sommeil.
 
Possibilité de prendre l’avion
Prendre l’avion augmente le risque d’hypoxie en cas de mucoviscidose. La pression barométrique et la pression partielle d’oxygène chutent en altitude ; les passagers des compagnies aériennes respirent un air avec une concentration en oxygène de 15 % au lieu des 21 % habituels au niveau de la mer. Les méthodes utilisées pour prévoir l’hypoxie pendant un vol consistent à effectuer un défi hypoxique avant le vol (exposer le patient à des concentrations en oxygène faibles pendant une durée donnée) ou à prévoir une désaturation sur la base des tests de gaz dans le sang de référence ou de la fonction pulmonaire. Il existe un conflit consistant à savoir quelle méthode prévoit de la façon la plus efficace l'hypoxie pendant un vol chez les enfants, et les directives de la Société Thoracique Britannique suggèrent que les enfants atteints de mucoviscidose passent une évaluation avant le vol qui peut comprendre un « test de défi hypoxique en plus des tests spirométrique »4.
 
Exacerbations des voies respiratoires dues à la mucoviscidose
Les enfants atteints de mucoviscidose font face à des défis relatifs à leur réserve pulmonaire lors des exacerbations des voies respiratoires dues à la mucoviscidose lorsque le décalage de la ventilation de l’approvisionnement sanguin peut être exagéré et qu’une hypoxie peut s’ensuivre. Une hospitalisation offre une opportunité de contrôle du SaO2.

Comment interpréter la signification des tests utilisés pour évaluer les taux d’oxygène en cas de mucoviscidose ?

 

DÉFINIR L’HYPOXIE DANS LA MUCOVISCIDOSE

Il manque clairement une définition claire de l'hypoxie en cas de mucoviscidose, et certaines questions relevant de ces scénarios cliniques sont décrites ci-après.

L’hypoxie du sommeil dans la mucoviscidose
Une enquête par e-mail des centres de mucoviscidose pédiatrique du Royaume-Uni (K Southern, Université de Liverpool – Communication Personnelle) a conclu que moins d’un quart des centres avaient une définition de l’hypoxie du sommeil dans la mucoviscidose. Plusieurs définitions sont utilisées et les méthodes publiées d'évaluation quantitative de l'hypoxie du sommeil de la mucoviscidose comprennent la mesure des taux minimums d'oxygène dans le sang pendant le sommeil, des taux moyens d’oxygène pendant le sommeil, du pourcentage de temps passé avec des taux d’oxygène en dessous de 90 % et le taux d’oxygène horaire moyen le plus faible enregistré pendant le sommeil. Un manque de définition de l’hypoxie nocturne empêche la description de la prévalence de l’hypoxie dans la mucoviscidose dans la pratique clinique et peut avoir conduit à une sous-reconnaissance et à un sous-traitement de cette entité clinique potentiellement importante.

L’hypoxie liée à l’exercice dans la mucoviscidose

L’hypoxie liée à l’exercice dans la mucoviscidose est définie comme une chute des taux d’oxygène dans le sang (SaO2) au cours de l’exercice de 4 % ou plus par rapport au SaO2 en début d’exercice. Cette définition est aussi utilisée pour les sujets en bonne santé. Clairement, si cela représente une chute du SaO2 de 95 % à 88 %, on peut considérer que cela représente une chute physiologique assez importante de la concentration en oxygène dans les artères, bien que la définition s'applique moins bien à un enfant dont le SaO2 passe de 99 % à 95 % en fin d’exercice. Une étude approfondie est nécessaire pour définir des paramètres cliniquement importants.

Possibilité de prendre l’avion
L’hypoxie liée aux voyages en avion chez les enfants atteints de mucoviscidose est définie comme une chute des taux d’oxygène dans le sang en dessous de 90 % à n’importe quel moment pendant le vol, nécessitant un apport d’oxygène sur les vols longue distance.

Clairement, il existe diverses méthodes d'étude de l’hypoxie chez les enfants atteints de mucoviscidose qui évaluent probablement toutes des aspects différents. Actuellement on ne sait pas qu’elle est l’évaluation la plus pertinente qui a l’impact clinique le plus important. Étant donné que la plupart d’entre nous passent 8 heures ou plus à dormir par jour, alors la période la plus longue avec des taux d'oxygène faibles doit se produire la nuit.

Existe-t-il un moyen de prédire la probabilité d’hypoxie du sommeil à partir de mesures cliniques courantes ?

PRÉDIRE L’HYPOXIE DU SOMMEIL À PARTIR DE MESURES CLINIQUES DIURNES
SaO2 diurne
Le SaO2 < 93 % en état d’éveil dans la mucoviscidose est considéré comme indiquant un risque élevé d’hypoxie du sommeil. Bien que très spécifique, un SaO2<93% au repos est un indicateur peu révélateur de l’hypoxie du sommeil. Une étude récente a indiqué que 36 % de sujets atteints de mucoviscidose avec un SaO2>93% au repos devenaient hypoxiques la nuit6. Tous les enfants qui ont participé à notre étude avaient un SaO2>95%, au repos et le SaO2 au repos n’a pas été un facteur de prédiction de l’hypoxie du sommeil dans notre population d’étude.

La fonction pulmonaire (Volume d’Expiration Forcée en 1 seconde, FEV1)
Deux études suggèrent que le %prévu de FEV1 en dessous de 65% peut prédire une hypoxie du sommeil dans la mucoviscidose7. 8. Cette limite semble très sensible (la plupart des sujets atteints de mucoviscidose souffrant d’hypoxie du sommeil ont un FEV1<65% prévu), mais peu spécifique (certains sujets atteints de mucoviscidose ayant un FEV1<65% prévu ne souffrent pas d’hypoxie du sommeil). Il peut être utile cependant dans la pratique clinique d’effectuer une étude du sommeil des patients ayant un FEV1 en dessous de 65% prévu.

Le SaO2 pendant l’exercice
Il a été indiqué auparavant que l’hypoxie dans la mucoviscidose se produisait plus souvent au cours du sommeil que pendant l’exercice8, suggérant que les études du sommeil pouvaient être indiquées pour tous les patients atteints de mucoviscidose et d’hypoxie liée à l’exercice. Les mécanismes de l’hypoxie au cours de l’exercice sont probablement différents de ceux au cours du sommeil, engendrés par de mauvaises corrélations entre la chute du SaO2 pendant l’exercice et les mesures du SaO2 pendant le sommeil6.

Dans quelle mesure l’hypoxie est-elle courante chez les enfants atteints de mucoviscidose ?

PRÉVALENCE DE L’HYPOXIE DU SOMMEIL DANS LA MUCOVISCIDOSE

À l’hôpital Great Ormond Street, nous avons étudié 41 enfants atteints de mucoviscidose âgés de 8 à 16 ans (âge moyen 12,7). Tous les individus ont fait l’objet de prises de mesures du SaO2 au repos, suivi d’une oxymétrie à domicile pendant plusieurs nuits consécutives. La définition de l’hypoxie du sommeil était celle de SaO2 <93% pour >25% de temps de sommeil selon la définition pédiatrique ci-dessus utilisée à Liverpool. Six de nos 41 sujets (15 %) ont rempli les critères d’hypoxie du sommeil en utilisant cette définition. En gardant à l'esprit que seulement 1 à 2 % des enfants atteints de mucoviscidose au Royaume-Uni reçoivent une thérapie à l’oxygène5, alors la possibilité de sous-reconnaissance et de sous-traitement de l’hypoxie du sommeil de la mucoviscidose

L’oxygène fonctionne-t-il comme un traitement des taux d’oxygène faibles dans la mucoviscidose ?

LA THÉRAPIE PAR OXYGÈNE
Dans le seul essai à long terme d’oxygène dans la mucoviscidose, vingt-huit sujets atteints de mucoviscidose ont été sélectionnés au hasard pour recevoir soit une thérapie par air soit une thérapie par oxygène et ont été suivis pendant 3 ans. Bien qu’aucune différence de mortalité ou d’hospitalisation n’ait été constatée, 83 % de ceux sous oxygène a maintenu sa présence à l'école/au travail sur 12 mois par rapport à seulement 20 % du groupe traité par air (p<0.01). Il faut noter dans la conception de l’étude que les flux de la thérapie nocturne par oxygène ont été établis par le flux nécessaire à la normalisation des tests des gaz du sang diurnes. Comme les mesures diurnes peuvent être des indicateurs peu sensibles de l’hypoxie du sommeil, il est possible que les patients du groupe traité par oxygène de l’étude sont restés hypoxiques et l’effet du traitement peut avoir été sous estimé.

Il existe une mise en garde au démarrage d’une thérapie par oxygène pour la mucoviscidose. Tout d’abord, les enfants souffrant de mucoviscidose doivent déjà assumer des soins lourds. Le seul essai à long terme de la thérapie par oxygène pour la mucoviscidose met cela en lumière car sur 146 sujets qui ont été contactés pour participer, seuls 28 ont pris part à l’étude2. L’oxygène peut être mal toléré, a des implications sur la sécurité du foyer et peut être perçu comme un palliatif plutôt que comme une thérapie active. Ensuite, la thérapie par oxygène peut endurcir les voies respiratoires bien qu’aucune rétention de dioxyde de carbone n’ait été constatée après un an de thérapie à l’oxygène pour la mucoviscidose2. Enfin, l’oxygène peut lui-même provoquer une toxicité et activer une inflammation des poumons.
 
CONCLUSION

Le manque d’une définition claire de l’hypoxie dans la mucoviscidose empêche une approche uniforme de l'évaluation des patients atteints de mucoviscidose pendant le sommeil et l'exercice. Il semble que le SaO2 diurne ait peu de valeur pour l’évaluation de l’hypoxie du sommeil. L’hypoxie peut se produire durant le sommeil chez les personnes présentant un test d’exercice normal, souvent parce que ce type de test à l’exercice ou la volonté du patient a pour conséquence un effort submaximum. Il semble donc qu’une étude du sommeil soit nécessaire afin de faire le tri de l’hypoxie du sommeil dans la mucoviscidose et la fonction pulmonaire peut être le meilleur indicateur diurne de la désaturation nocturne. En limitant les études du sommeil à ceux dont le FEV1 est réduit (c.-à-d. FEV1<65% prévu) peut s’avérer un outil de dépistage efficace dans la détection de l’hypoxie du sommeil mais cela reste à confirmer.

Les conséquences éventuelles de l'hypoxie sur la circulation pulmonaire, la qualité du sommeil, la qualité de vie et l'inflammation dans la mucoviscidose suggèrent qu'une utilisation plus précoce de la thérapie par oxygène chez les personnes chez lesquelles de faibles taux d'oxygène nécessitent une étude plus approfondie. Nos données de prévalence suggèrent que certaines enfants atteints de mucoviscidose et d’hypoxie sont sous-traités. Une approche uniforme de la définition de l'hypoxie doit être développée ainsi que des directives de prescription de la thérapie par oxygène chez des enfants atteints de mucoviscidose. Toute modification de pratique doit se baser sur des preuves et le besoin d'essais correctement randomisés et contrôlés de la thérapie par oxygène pour la mucoviscidose est évident..
 

REFERENCES

1. Fraser KL, Tullis DE, Sasson Z, Hyland RH, Thornley KS, Hanly PJ. Pulmonary hypertension and cardiac function in adult cystic fibrosis: role of hypoxemia. Chest 1999; 115: 1321-1328.

2. Zinman R, Corey M, Coates AL, Canny GJ, Connolly J, Levison H, Beaudry PH. Nocturnal home oxygen in the treatment of hypoxemic cystic fibrosis patients. J Pediatr 1989; 114: 368-377.

3. Milross MA, Piper AJ, Norman M, Dobbin CJ, Grunstein RR, Sullivan CE, Bye PT. Subjective sleep quality in cystic fibrosis. Sleep Med 2002; 3: 205-212.

4. British Thoracic Society Standards of Care Committee. Managing passengers with respiratory disease planning air travel: British Thoracic Society recommendations. Thorax 2002 57: 289-304.

5. Balfour-Lynn IM, Primhak RA, Shaw BN. Home oxygen for children – who, how and when? Thorax 2005; 60: 76-81.

6. Frangiolias DD, Wilcox PG. Predictability of oxygen desaturation during sleep in patients with cystic fibrosis. Chest 2001; 119: 434-441.

7. Versteegh FG, Bogaard JM, Raatgever JW, Stam H, Neijens HJ, Kerrebijn KF. Relationship between airway obstruction, desaturation during exercise and nocturnal hypoxaemia in cystic fibrosis. Eur Respir J 1990; 3: 68-73.

8. Coffey MJ, Fitzgerald MX, McNicholas WT. Comparison of oxygen desaturation during sleep and exercise in patients with cystic fibrosis. Chest 1991; 100: 659-662.

 
REMERCIEMENTS :
Don Urquhart a bénéficié d’une aide financière du Xtreme Everest Research Group du University College de Londres pour effectuer une recherche sur l’hypoxie dans les cas de mucoviscidose. Pour plus d’informations, contactez : d.urquhart( @ )ich.ucl.ac.uk ou UrquhD( @ )gosh.nhs.uk.
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